8.6. Анализ временных характеристик интегрированной информационной системы предприятия
Как указывалось выше, процессы формирования, обработки и передачи данных в информационных системах, построенных на основе локальных и корпоративных вычислительных сетей, носят случайный характер. Расчеты, выполненные с использованием детерминированных моделей, позволяют оценить требования к ресурсам системы (к пропускным способностям каналов связи, производительности сервера), но не могут дать ответа на вопрос о качестве функционирования системы. Качество функционирования информационной системы, задаваемое в виде совокупности характеристик, может быть оценено с использованием стохастических моделей, позволяющих учесть случайный характер протекающих в системе процессов.
Стохастические модели информационных систем можно разделить на две группы:
модели обработки данных;
модели передачи данных.
Простейшие стохастические модели учитывают наиболее существенные особенности разрабатываемой системы и относятся к классу базовых моделей. На основе базовых моделей могут строиться более сложные модели, отображающие свойства отдельных подсистем (локальные модели) или всей системы в целом (глобальные модели).
В качестве стохастических моделей обработки и передачи данных широко используются модели массового обслуживания (ММО), представляющие собой системы массового обслуживания (СМО) и сети массового обслуживания (СеМО) различных классов.
8.6.1. Модели обработки данных
Стохастические модели обработки данных используются для оценки эффективности функционирования компьютеров информационно-вычислительной сети, в частности серверов и рабочих станций. При этом необходимо решить задачу параметризации и грамотно интерпретировать полученные на модели результаты.
Простейшие (базовые) модели процессорной обработки, построенные в предположении о том, что в процессе обработки поступающих в систему запросов не происходит обращений к внешней памяти (например, к дисковой подсистеме), могут быть представлены в виде одноканальной или многоканальной системы массового обслуживания с однородным потоком заявок (рис. 5.4).
Такие модели могут использоваться для анализа эффективности обработки данных в сервере БД, построенном на основе однопроцессорного (рис. 5.4, а) или многопроцессорного (рис. 5.4, б) компьютера.
Заявки
З
отображают поступающие в сервер БД
запросы и транзакции и образуют поток
заявок с интенсивностью .
Для описания потока заявок необходимо
задать закон (функцию
или
плотность
)
распределения интервалов времени между
поступающими заявками.
Обслуживающий прибор ЦП-ОП в однопроцессорной модели (рис. 8.4, а) отображает обработку запросов в центральном процессоре с учетом обращений в процессе обработки к оперативной памяти. Основным параметром, описывающим в модели процесс обработки, является среднее время обслуживания bцп заявки, зависящее, в общем случае, от ресурсоемкости обработки запроса , измеряемой количеством процессорных команд, выполняемых при обработке, и от производительности (быстродействия) Vцп центрального процессора, измеряемого количеством процессорных команд, выполняемых процессором за единицу времени:
.
Очередь О – совокупность запросов, готовых к исполнению и ожидающих освобождения ресурсов центрального процессора, при этом будем полагать, что накопитель заявок имеет неограниченную емкость, т.е. система без потерь. Основанием для такого предположения может служить требование отсутствия потерь в информационно-вычислительной системе из-за ограниченного размера оперативной памяти. С другой стороны, это предположение приводит к модели, позволяющей при необходимости оценить требуемую емкость оперативной (буферной) памяти, необходимую для предотвращения потерь запросов и транзакций в сервере БД из-за недостатка памяти.
В многопроцессорной модели (рис. 8.4, б) отображается процесс параллельной обработки запросов, причем количество N обслуживающих приборов соответствует числу процессоров в сервере БД.
На основе этих моделей могут быть рассчитаны характеристики обработки данных в сервере БД, в частности:
коэффициент загрузки процессоров
,
причем для существования стационарного
режима необходимо, чтобы выполнялось
условие:
;
среднее время задержки (ожидания) w обработки запроса в сервере;
среднее время пребывания запроса в сервере БД (ожидания и обработки):
;
среднее число запросов, находящихся в состоянии ожидания: l;
Рис. 8.4. Базовые модели процессорной обработки: